JP2012215713A - レンズユニット、及び撮像ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】確実に防水を行うことができるレンズユニット、及び撮像ユニットを提供する。
【解決手段】少なくとも１つのレンズを含む光学系と、光学系を収容する鏡筒と、を備えるレンズユニットであって、鏡筒の外側面に、ネジ溝を有する嵌合部が設けられ、嵌合部は、第１の樹脂と、ネジ溝の少なくとも一部を含む領域を成形するための第２の樹脂とを用いて、多色成形によって形成され、第２の樹脂が第１の樹脂よりも弾性率が小さい弾性材料である。
【選択図】図１

Description

本発明は、レンズユニット、及び撮像ユニットに関する。

現在、バックモニタや前方監視に用いられる車載用カメラが普及している。

車載用カメラに用いられる撮像ユニットは、一般に、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサなどの撮像素子と、撮像素子の受光面に結像するレンズユニットとを備える。

レンズユニットは、複数のレンズと、これらのレンズを収容する鏡筒とを備える。このようなレンズユニットを備えた撮像ユニットとしては、例えば、特許文献１に示すものがある。撮像ユニットに用いられるレンズユニットは、外部からレンズと鏡筒とが互いに嵌め合う隙間に水が浸入することがある。そこで、特許文献１，２に示すように、防水機構を設ける必要がある。

特許文献１に記載された撮像装置は、レンズ群を保持する鏡筒を備え、鏡筒に固定された押さえ部材と、被写体側の一枚目のレンズとの間に防水のためのＯリングを設けた構成が記載されている。

特開２００４−２９５１１９号公報 米国特許第６５０７７００号明細書

しかし、鏡筒にレンズとＯリングと嵌め込む構成の場合には、嵌め込む作業が煩雑であり、Ｏリングを嵌め込み忘れるミスや、Ｏリングの不適正な嵌め込みによってＯリングの姿勢に捩れが生じて、防水性が損なわれることが懸念される。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、確実に防水を行うことができるレンズユニット、及び撮像ユニットを提供することにある。

（１）少なくとも１つのレンズを含む光学系と、
前記光学系を収容する鏡筒と、を備えるレンズユニットであって、
前記鏡筒の外側面に、ネジ溝を有する嵌合部が設けられ、
前記嵌合部は、第１の樹脂と、前記ネジ溝の少なくとも一部を含む領域を成形するための第２の樹脂とを用いて、多色成形によって形成され、前記第２の樹脂が前記第１の樹脂よりも弾性率が小さい弾性材料であるレンズユニット。
（２）少なくとも１つのレンズを含む光学系と、前記光学系を収容する鏡筒とを備えるレンズユニットと、
前記レンズユニットの光を結像する撮像素子と、該撮像素子が固定されたセンサ基板とを内蔵するセンサユニットと、
前記レンズユニットを保持し、前記センサ基板に対する前記レンズユニットの位置を固定するホルダと、
前記鏡筒の周囲を覆い、前記センサユニットに取り付けられる外カバーと、を備える撮像ユニットであって、
前記鏡筒と前記ホルダとの間、前記鏡筒と前記外カバーとの間、前記外カバーと前記センサユニットとの間のうちの少なくとも１つに、ネジ溝を有する嵌合部が設けられ、
前記嵌合部は、第１の樹脂と、前記ネジ溝の少なくとも一部を含む領域を成形するための第２の樹脂とを用いて、多色成形によって形成され、前記第２の樹脂が前記第１の樹脂よりも弾性率が小さい弾性材料である撮像ユニット。

本発明によれば、確実に防水を行うことができるレンズユニット、及び撮像ユニットを提供できる。

本発明のレンズユニットの構成の一例を示す断面図 図１に示すレンズユニットを備えた撮像ユニットを示す断面図 撮像ユニットの構成の変形例を示す断面図 撮像ユニットの構成の他の変形例を示す断面図 レンズユニットの構成の他の変形例を示す断面図 撮像ユニットの構成の他の変形例を示す断面図

図１は、レンズユニットの構成の一例を示す。
レンズユニット１０は、複数のレンズを含む光学系４と、光学系４を収容する鏡筒１とを含んでいる。光学系４は、図示の例では、入射側（図中上側）から順に配置された、第１レンズ１１と、第２レンズ２１と、第３レンズ３１と、第４レンズ４１とを備えている。

なお、光学系４の構成は、図示の例に限定されず、例えばレンズの枚数は１枚や、２枚や、３枚であってもよく、５枚以上であってもよい。

鏡筒１は、円筒形状の筒部１ａと、筒部１ａの軸方向の一方の端部に設けられた底部１ｂと、で構成されている。また、鏡筒１の筒部１ａの軸方向における底部１ｂとは反対側（被写体側）の端部は開放されている。

鏡筒１は、筒部１ａの内周面には段差部７が設けられている。段差部７は、筒部１ａの中心軸を中心として環状に設けられている。

光学系４は、その光軸を鏡筒１の筒部１ａの中心軸に一致させた状態で筒部１ａ内に配置されている。光学系４の光軸が通過する底部１ｂの中央部には開口部３が設けられている。光学系４を透過した光はこの開口部３を通過し、後述するセンサユニットの撮像素子に入射する。

第１レンズ１１、第２レンズ２１、第３レンズ３１、第４レンズ４１は、この順に、鏡筒１の底部１ｂとは反対側の端部から鏡筒１の内部に配置される。

第１レンズ１１は、表裏に光学面を有するレンズ部１２と、レンズ部１２の周囲に広がるコバ部１３とで構成されている。
第２レンズ２１もまた、同様に、表裏に光学面を有するレンズ部２２と、レンズ部２２の周囲に広がるコバ部２３とで構成されている。
第３レンズ３１もまた、同様に、表裏に光学面を有するレンズ部３２と、レンズ部３２の周囲に鍔状に広がるコバ部３３とで構成されている。
第４レンズ４１もまた、同様に、表裏に光学面を有するレンズ部４２と、レンズ部４２の周囲に鍔状に広がるコバ部４３とで構成されている。

第１レンズ１１、第２レンズ２１、第３レンズ３１、第４レンズ４１はそれぞれ鏡筒１の内周面に嵌め込まれている。第１レンズ１１、第２レンズ２１、第３レンズ３１、第４レンズ４１の各コバ部１３、２３、３３、４３が鏡筒１の内周面に当接する。第１レンズ１１のコバ部１３の被写体側は、筒部１ａの先端部をかしめ加工することで、筒部１ａに保持される。

第１レンズ１１の直径は第２レンズ２１の直径より長い。第２レンズ２１の直径は第３レンズ３１の直径より長い。第３レンズ３１の直径は、第４レンズ４１の直径より長い。なお、以下の説明では、第１レンズ１１、第２レンズ２１、第３レンズ３１、第４レンズ４１を総称して、単にレンズともいう。

鏡筒１の外周面は、底部１ｂ側の端部が、反対側の端部よりの径より小さくなるように形成されている。この径が小さくなるように形成された部位の周面にはネジ溝１ｃが形成されている。

ネジ溝１ｃは、雄ネジであり、レンズユニット１０を後述するホルダの雌ネジに嵌合する。このネジ溝１ｃを含む弾性部６は、鏡筒１の外周面に二色成形によって形成されている。言い換えると、鏡筒１の筒部１ａは、該筒部１ａを構成する第１の樹脂と、ネジ溝１ｃを含む弾性部６を構成する第２の樹脂とを二色成形することで形成された嵌合部９を備える。

嵌合部９は、レンズユニット１０を後述するホルダに、ネジ溝１ｃにより螺合させる。

図２は、図１に示すレンズユニットを備える撮像ユニットの構成の一例を示す断面図である。

撮像ユニット１００は、図１に示したレンズユニット１０と、センサユニット１０１と、外カバー１０２と、ホルダ１０３と、接続部１０８と、配線１１０とを備える。

センサユニット１０１は、本体カバー１０５と、該本体カバー１０５に内蔵された撮像素子１０６と、該撮像素子１０６が取り付けられているセンサ基板１０４と、を備える。撮像素子１０６は、光学系４で結像された像を電気信号に変換する。撮像素子１０６は、例えばＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどである。

センサ基板１０４は、光学系４の光軸に対して撮像素子１０６の撮像面が垂直となるように、該撮像素子１０６を支持する板状の部材である。

ホルダ１０３は、鏡筒１を保持する枠状の部材である。また、ホルダ１０３はセンサ基板１０４に固定されている。ホルダ１０３は、鏡筒１の筒部１ａのネジ溝１ｃと螺合するネジ溝１０３ａを有し、このネジ溝１０３ａが雌ネジとして機能する。

外カバー１０２は、レンズユニット１０の鏡筒１の筒部１ａの外周を保持するとともに、本体カバー１０５に固定される。

接続部１０８は、本体カバー１０５内のセンサ基板１０４から延びる配線などを、該本体カバー１０５から外側に延びる配線１１０と接続する。

嵌合部９の弾性部６によって成形されたネジ溝１ｃと、ホルダ１０３のネジ溝１０３ａとが嵌合する。弾性部６は、筒部１ａとホルダ１０３とによって挟まれて押圧されている。

弾性部６は、筒部１ａの外周面に二色成形によって形成されたものである。弾性部６は、後述するように弾性材料によって構成されている。

ここで、二色成形は、典型的には、１次の成形で第１の樹脂によって該筒部１ａを成形し、その後、成形された筒部１ａを成形型から離型させることなく、２次の成形で第２の樹脂によって弾性部６を成形するものである。

このように、鏡筒１の筒部１ａとホルダ１０３との間は、弾性部６によって封止される。弾性部６は、筒部１ａとホルダ１０３との間で押圧され、反発力を伴って圧縮されている。このため、鏡筒１の筒部１ａとホルダ１０３との間は、弾性部６により、レンズユニット１０の外側から水が撮像ユニット１００及びセンサユニット１０１の内部に浸入することを防止できる。

また、Ｏリングやパッキンを用いる必要がないため、レンズユニット１０及び撮像ユニット１００の部品数を減らすことができ、部品コスト、組立工数の低減を図ることができる。

弾性部６を構成する弾性材料としては、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム、ブチルゴム、ウレタンゴムなどを用いることができる。

弾性材料の硬度はショアＡ（ＪＩＳ Ｋ６２５３）が９０以下、その中でも３０〜７０の範囲がより望ましい。

鏡筒１の材料は、ポリアミド樹脂（ＰＡ）、ポリフタルアミド樹脂（ＰＰＡ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエーテルサルホン樹脂（ＰＥＳ）、ポリフェニレンエーテル樹脂（ＰＰＥ）、ポリエチレン樹脂（ＰＥ）、ポリアリレート樹脂（ＰＡＲ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）、ポリイミド樹脂（ＰＩ）、ポリアミドイミド樹脂（ＰＡＩ）等を用いることができる。

レンズの材料は、ガラス、ＰＣ、アクリル、シクロオレフィン系材料等を用いることができる。

次に、図３に基づいて、撮像ユニットの構成の変形例を説明する。

図３は、撮像ユニットの構成の変形例を示す断面図である。なお、以下の説明では、既に説明した図１のレンズユニットの構成、及び図２の撮像ユニットの構成と同じ部材及び部位については、同じ参照番号を付すことで、その説明を簡略又は省略する。

図３に示す撮像ユニット１００は、レンズユニット１０の鏡筒１と外カバー１０２とが嵌合部１７により、螺合する構成である。

鏡筒１の筒部１ａにはネジ溝１ｃが形成されている。外カバー１０２には、筒部１ａのネジ溝１ｃと螺合するネジ溝１０２ａが形成されている。撮像ユニット１００においては、筒部１ａが雄ネジとして機能し、外カバー１０２が雌ネジとして機能する。

嵌合部１７は、鏡筒１の筒部１ａの外周面に二色成形によって形成されたものである。すなわち、嵌合部１７は、筒部１ａを構成する第１の樹脂と、ネジ溝１ｃを含む領域を成形するための第２の樹脂とを用いて、二色成形によって形成される。ここで、第２の樹脂は第１の樹脂よりも弾性率が小さい弾性材料である。弾性材料は上述したものを用いることができる。

嵌合部１７の弾性部６によって成形されたネジ溝１ｃと、外カバー１０２のネジ溝１０２ａとが嵌合する。弾性部６は、筒部１ａと外カバー１０２とによって挟まれて押圧され、反発力を伴って圧縮されている。

このため、鏡筒１の筒部１ａと外カバー１０２との間は、弾性部６により、撮像ユニット１００の外側から水が外カバー１０２の内部及びセンサユニット１０１の内部に浸入することを防止できる。

次に、図４に基づいて、撮像ユニットの構成の他の変形例を説明する。

図４は、撮像ユニットの構成の他の変形例を示す断面図である。

図４に示す撮像ユニット１００は、レンズユニット１０の鏡筒１とホルダ１０３とが嵌合部２７により、螺合する構成である。

鏡筒１の筒部１ａにはネジ溝１ｃが形成されている。ホルダ１０３には、筒部１ａのネジ溝１ｃと螺合するネジ溝１０３ａが形成されている。撮像ユニット１００においては、筒部１ａが雄ネジとして機能し、ホルダ１０３が雌ネジとして機能する。

嵌合部２７は、ホルダ１０３における筒部１ａの外周面と嵌め合わされる面に二色成形によって形成されたものである。すなわち、嵌合部２７は、ホルダ１０３を構成する第１の樹脂と、ネジ溝１０３ａを含む領域を成形するための第２の樹脂とを用いて、二色成形によって形成される。ここで、第２の樹脂が第１の樹脂よりも弾性率が小さい弾性材料である。弾性材料は上述したものを用いることができる。

嵌合部２７の弾性部１０９によって成形されたネジ溝１０３ａと、筒部１ａのネジ溝１ｃとが嵌合する。弾性部１０９は、筒部１ａとホルダ１０３とによって挟まれて押圧され、反発力を伴って圧縮されている。

このため、鏡筒１の筒部１ａとホルダ１０３との間は、弾性部１０９により、撮像ユニット１００の外側から水がセンサユニット１０１の内部に浸入することを防止できる。

このように、嵌合部における弾性部は、鏡筒１の筒部１ａ側だけでなく、該筒部１ａの外周面に嵌合する部材の表面に二色成形によって形成されていてもよい。

次に、図５に基づいて、レンズユニットの構成の変形例を説明する。

図５は、レンズユニットの構成の変形例を説明する模式的な断面図である。
図５に示すレンズユニット１０は、筒部１ａのネジ溝１ｃの一部を含む領域にのみ弾性部６が二色成形によって形成されている。筒部１ａのネジ溝１ｃの他の部を含む領域は、筒部１ａを構成する樹脂と同じ樹脂で該筒部１ａと同時に成形により形成されている。

このレンズユニット１０を図２に示すようにホルダ１０３に嵌め合わせることで、鏡筒１とホルダ１０３との間の防水性を確保することができる。また、ネジ溝１ｃにおいて、螺合させる方向に対して後方にのみ弾性部６が設けられている。こうすれば、螺合させる工程の初期では、鏡筒１の第１の材料とホルダ１０３の材料の摺動であるため、螺合が行いやすい。また、鏡筒１とホルダ１０３との嵌め合わせが完了した状態では、弾性部６が鏡筒１及びホルダ１０３の間に配されるため、両者の間を確実に封止することができる。

また、図示しないが、鏡筒１の筒部１ａ以外の部材に弾性部を二色成形する構成でも、ネジ溝の一部のみを含むように弾性部を形成してもよい。

なお、弾性部６によって形成されるネジ溝１ｃのネジ山の条数は、少なくとも１つ（１つのネジ山が螺旋方向に１周回分）あればよい。弾性部６によって形成されるネジ溝１ｃのネジ山の条数が多いほど、防水性を高めることができるため、好ましい。

次に、図６に基づいて、撮像ユニットの構成の他の変形例を説明する。

図６は、撮像ユニットの構成の他の変形例を示す断面図である。図６に示す撮像ユニット１００は、外カバー１０２と、本体カバー１０５とが嵌合部１０７により螺合する構成である。

外カバー１０２の外周面における、本体カバー１０５側の端部には、ネジ溝１０２ｃが形成されている。本体カバー１０５の外周面における、外カバー１０２側の端部には、ネジ溝１０２ｃと螺合するネジ溝１０５ａが形成されている。外カバー１０２が雄ネジとして機能し、本体カバー１０５が雌ネジとして機能する。

嵌合部１０７は、外カバー１０２の外周面に二色成形によって形成された弾性部１１８を含む。すなわち、嵌合部１０７は、外カバー１０２を構成する第１の樹脂と、ネジ溝１０２ｃを含む領域を成形するための第２の樹脂とを用いて、二色成形によって形成される。ここで、第２の樹脂は第１の樹脂よりも弾性率が小さい弾性材料である。弾性材料は上述したものを用いることができる。

嵌合部１０７の弾性部１１８によって成形されたネジ溝１０２ｃと、本体カバー１０５のネジ溝１０５ａとが嵌合する。弾性部１１８は、外カバー１０２と本体カバー１０５とによって挟まれて押圧され、反発力を伴って圧縮されている。

このため、外カバー１０２と本体カバー１０５との間は、弾性部１０７により、撮像ユニット１００の外側から水が外カバー１０２及び本体カバー１０５の内部に浸入することを防止できる。

図６に示す撮像ユニットでは、外カバー１０２に嵌合部１０７の弾性部１１８を二色成形する構成としたが、本体カバー１０５側に弾性部を二色成形する構成としてもよい。

また、図６に示す撮像ユニット１００は、外カバー１０２と本体カバー１０５とを嵌合させる構成としたが、これに限定されない。外カバー１０２と、センサユニット１０１の本体カバー１０５以外の部材とを嵌合させる構成としてもよい。

以上説明したように、鏡筒１とホルダ１０３との間、鏡筒１と外カバー１０２との間、外カバー１０２とセンサユニット１０１との間のうちの少なくとも１つに、ネジ溝を有する嵌合部を設ける構成とした。これに限定されず、鏡筒１とホルダ１０３との間、鏡筒１と外カバー１０２との間、外カバー１０２とセンサユニット１０１との間のうち、少なくとも１つに嵌合部を設けてもよい。こうすることで、防水性を高めることができる。また、Ｏリングやパッキンが必要ないため、鏡筒１やホルダ１０３の外カバー１０２の設計の自由度が損なわれることがない。

以下、本発明の他の変形例を説明する。

弾性材料は、第１の樹脂よりも摩擦抵抗が高い材料を用いてもよい。こうすれば、ネジ溝の条数やそのネジ山の寸法を小さくすることやネジ山のピッチを大きくすることが可能である。

弾性材料は、第１の樹脂よりも潤滑性が高い材料である材料を用いてもよい。こうすれば、ネジ溝同士を螺合させる際に、小さい力をかけることで容易に嵌め合わせることが可能である。

上述の撮像ユニットは、環境の温度変化に対する耐性が要求されるカメラに好適であって、例えば、バックモニタ又は前方監視などのために備えられる車載のカメラに好適である。また、上述した撮像ユニットは、携帯電話等の端末に内蔵されるカメラにも好適である。

本明細書は次の事項を開示する。
（１）少なくとも１つのレンズを含む光学系と、
前記光学系を収容する鏡筒と、を備えるレンズユニットであって、
前記鏡筒の外側面に、ネジ溝を有する嵌合部が設けられ、
前記嵌合部は、第１の樹脂と、前記ネジ溝の少なくとも一部を含む領域を成形するための第２の樹脂とを用いて、多色成形によって形成され、前記第２の樹脂が前記第１の樹脂よりも弾性率が小さい弾性材料であるレンズユニット。
（２）（１）に記載のレンズユニットであって、
前記弾性材料は、前記第１の樹脂よりも摩擦抵抗が高い材料であるレンズユニット。
（３）（１）に記載のレンズユニットであって、
前記弾性材料は、前記第１の樹脂よりも潤滑性が高い材料であるレンズユニット。
（４）少なくとも１つのレンズを含む光学系と、前記光学系を収容する鏡筒とを備えるレンズユニットと、
前記レンズユニットの光を結像する撮像素子と、該撮像素子が固定されたセンサ基板とを内蔵するセンサユニットと、
前記レンズユニットを保持し、前記センサ基板に対する前記レンズユニットの位置を固定するホルダと、
前記鏡筒の周囲を覆い、前記センサユニットに取り付けられる外カバーと、を備える撮像ユニットであって、
前記鏡筒と前記ホルダとの間、前記鏡筒と前記外カバーとの間、前記外カバーと前記センサユニットとの間のうちの少なくとも１つに、ネジ溝を有する嵌合部が設けられ、
前記嵌合部は、第１の樹脂と、前記ネジ溝の少なくとも一部を含む領域を成形するための第２の樹脂とを用いて、多色成形によって形成され、前記第２の樹脂が前記第１の樹脂よりも弾性率が小さい弾性材料である撮像ユニット。
（５）（４）に記載の撮像ユニットであって、
前記弾性材料は、前記第１の樹脂よりも摩擦抵抗が高い材料である撮像ユニット。
（６）（４）に記載の撮像ユニットであって、
前記弾性材料は、前記第１の樹脂よりも潤滑性が高い材料である撮像ユニット。

１ 鏡筒
１ａ 筒部
１ｃ ネジ溝
６ 弾性部
９、１７、２７ 嵌合部
１０ レンズユニット
１１ 第１レンズ（レンズ）
２１ 第２レンズ（レンズ）
３１ 第３レンズ（レンズ）
４１ 第４レンズ（レンズ）
１００ 撮像ユニット
１０１ センサユニット

Claims (6)

1. 少なくとも１つのレンズを含む光学系と、
   前記光学系を収容する鏡筒と、を備えるレンズユニットであって、
   前記鏡筒の外側面に、ネジ溝を有する嵌合部が設けられ、
   前記嵌合部は、第１の樹脂と、前記ネジ溝の少なくとも一部を含む領域を成形するための第２の樹脂とを用いて、多色成形によって形成され、前記第２の樹脂が前記第１の樹脂よりも弾性率が小さい弾性材料であるレンズユニット。
2. 請求項１に記載のレンズユニットであって、
   前記弾性材料は、前記第１の樹脂よりも摩擦抵抗が高い材料であるレンズユニット。
3. 請求項１に記載のレンズユニットであって、
   前記弾性材料は、前記第１の樹脂よりも潤滑性が高い材料であるレンズユニット。
4. 少なくとも１つのレンズを含む光学系と、前記光学系を収容する鏡筒とを備えるレンズユニットと、
   前記レンズユニットの光を結像する撮像素子と、該撮像素子が固定されたセンサ基板とを内蔵するセンサユニットと、
   前記レンズユニットを保持し、前記センサ基板に対する前記レンズユニットの位置を固定するホルダと、
   前記鏡筒の周囲を覆い、前記センサユニットに取り付けられる外カバーと、を備える撮像ユニットであって、
   前記鏡筒と前記ホルダとの間、前記鏡筒と前記外カバーとの間、前記外カバーと前記センサユニットとの間のうちの少なくとも１つに、ネジ溝を有する嵌合部が設けられ、
   前記嵌合部は、第１の樹脂と、前記ネジ溝の少なくとも一部を含む領域を成形するための第２の樹脂とを用いて、多色成形によって形成され、前記第２の樹脂が前記第１の樹脂よりも弾性率が小さい弾性材料である撮像ユニット。
5. 請求項４に記載の撮像ユニットであって、
   前記弾性材料は、前記第１の樹脂よりも摩擦抵抗が高い材料である撮像ユニット。
6. 請求項４に記載の撮像ユニットであって、
   前記弾性材料は、前記第１の樹脂よりも潤滑性が高い材料である撮像ユニット。

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